JP5995575B2

JP5995575B2 - 振動抑制装置

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Publication number: JP5995575B2
Application number: JP2012161546A
Authority: JP
Inventors: 仁士松下; 宏和吉岡; 良典高橋
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: JP2014020502A

Description

本発明は、振動抑制装置に関する。

超ＬＳＩや液晶ディスプレイなどの精密機器の製造装置では、嫌振機器類（以下機器類と記す。）が載せられる載置台に、稼動中の周辺機器に起因する床振動等が伝わらないように、空気バネ等で柔らかく載置台を支持して床振動等を抑制している。

しかし、空気バネで柔らかく載置台を支持した場合、空気バネでは、載置台に設置された機器類自身の走行による重心移動や、機器類の運転に伴い発生する衝撃力等に基づいて発生する載置台の振動を防止することができない。
この課題を解決するため、例えば、圧電素子を載置台に貼り付け、圧電素子で振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、載置台の振動を抑制する方法が提案されている（特許文献１）。

特開２０００−３５７８２４号公報

しかし、特許文献１の方法は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して消費するだけに過ぎない。
本発明は、上記事実に鑑み、載置された機器類の移動等に伴い繰り返し発生する載置台の振動を抑制する振動抑制装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る振動抑制装置は、所定の距離を置いて平行に配置された一対の軸部材と、基礎部に設けられ、前記軸部材を軸回りに回転自在に支持する軸受と、端部が前記軸部材に固定された状態でアーチ状となり、曲率を変えることで振動抑制対象物に当接する板ばねと、前記板ばねに貼着され、前記板ばねに引張力又は圧縮力を掛けるアクチュエータと、前記軸部材の鉛直方向及び水平方向への変位を許容する変位許容手段と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、板ばねに貼着したアクチュエータが、アーチ状とされた板ばねに引張力又は圧縮力を掛け、板バネの曲率が変化させられる。曲率が大きくなると、板バネが振動抑制対象物に当接し、曲率が小さくなると振動抑制対象物から離れる。これにより、板バネの曲率を振動抑制対象物の振動に対応させて変化させ、振動している振動抑制対象物への板ばねの当接を繰り返すことで、振動抑制対象物の振動を抑制することができる。

このとき、板ばねの端部は、所定の距離を置いて配置された軸部材に固定され、軸部材は、基礎部に設けられた軸受に支持され、軸部材の軸回りに回転自在とされている。このため、板ばねの曲率を変化させても、板ばねの端部には曲げ力が発生しない。
また、板ばねの曲率を繰り返し変化させても、変位許容手段により、板ばね端部の軸部材の鉛直方向及び水平方向の変位が許容され、板ばねに残留変形が生じない。
この結果、振動抑制装置により、繰り返し発生する振動抑制対象物の振動を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動抑制装置において、前記変位許容手段が、前記軸受の取付面を前記基礎部に対して傾斜させスライド可能に保持し、前記軸受を鉛直方向及び水平方向に変位可能とするスライド受台であることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、板ばねの端部に作用する軸力により、スライド受台の軸受が基礎部に対して斜めにスライド可能とされている。これにより、板ばね端部の鉛直方向及び水平方向の変位が許容され、板ばねに残留変形が生じない。
この結果、振動抑制装置により、繰り返し発生する振動抑制対象物の振動を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の振動抑制装置において、前記変位許容手段が、前記軸受の回転部と前記軸部材の外周面との間に配置された弾性部材であることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、板ばねの端部に作用する軸力により、弾性部材が弾性変形され、板ばね端部の鉛直方向及び水平方向の変位が許容され、板ばねに残留変形が生じない。
この結果、振動抑制装置により、繰り返し発生する振動抑制対象物の振動を抑制することができる。

請求項４に記載の発明に係る振動抑制装置は、所定の距離を置いて平行に配置された一対の軸部材と、端部が前記軸部材に固定された状態でアーチ状となり、曲率を変えることで振動抑制対象物に当接する板ばねと、一対の軸部材にそれぞれ設けられ、前記軸部材を軸回りに回転自在に支持する軸受と、一方の前記軸受を基礎部に固定する固定手段と、前記板ばねと前記基礎部の間に設けられ、一端が他方の前記軸受に連結され、他端が前記基礎部に回転自在に支持され、前記板ばね端部の接線と軸線を一致させたとき前記軸部材の鉛直方向及び水平方向への変位を制限し、前記板ばね端部の接線と軸線に角度を持たせたとき前記軸部材の鉛直方向及び水平方向への変位を許容する変位調整板と、前記板ばねに貼着され、前記板ばねに引張力又は圧縮力を掛け、前記曲率を変化させたとき前記板ばね端部の接線と前記変位調整板の軸線を一致させ、前記板ばねに掛けた引張力又は圧縮力を終了させ、前記曲率を元に戻し前記板ばね端部の接線と前記変位調整板の軸線に角度を持たせるアクチュエータと、を有することを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、板ばねに貼着したアクチュエータが、アーチ状とされた板ばねに引張力又は圧縮力を掛け、板バネの曲率を変化させる。板バネの曲率が大きくなると振動抑制対象物に当接し、曲率が小さくなると振動抑制対象物から離れる。これにより、板バネの曲率を振動抑制対象物の振動に対応させて変化させ、振動している振動抑制対象物に板ばねを当接させることで、振動抑制対象物の振動を抑制することができる。

このとき、板ばねの端部は、所定の距離を置いて配置された軸部材に固定され、軸部材の一方は、固定手段で基礎部に固定された軸受に支持されている。軸部材の他方は、変位調整板の一端に設けられた軸受で支持されている。ここに、変位調整板は、基礎部と板ばねの端部の間に設けられ、変位調整板の他端は基礎部に回転自在に支持されている。

これにより、板ばね端部の接線と変位調整板の軸線を一致させたとき、軸部材の鉛直方向及び水平方向への変位が制限される。一方、板ばね端部の接線と変位調整板の軸線に角度を持たせたとき、軸部材の鉛直方向及び水平方向への変位が許容される。
この結果、振動抑制装置により、繰り返し発生する振動抑制対象物の振動を抑制することができる。

本発明は、上記構成としてあるので、載置された機器類の移動等に伴い繰り返し発生する載置台の振動を抑制する振動抑制装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る振動抑制装置が組み込まれたアクティブ除振台の基本構成を示す側面図である。本発明の第１の実施の形態に係る振動抑制装置の基本構成を示す側面図である。（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る振動抑制装置の上側板ばね及び下側板ばねの基本構成を示す平面図であり、（ｂ）は側面図である。本発明の第１の実施の形態に係る振動抑制装置の上側板ばね及び下側板ばねの取付け構造を示す側面図である。本発明の第２の実施の形態に係る振動抑制装置の下側板ばねの取付け構造を示す側面図である。本発明の第２の実施の形態に係る振動抑制装置のスライド機構の基本構成を示す側面図である。（ａ）は、本発明の第１の実施の形態、及び第１の実施の形態に係る振動抑制装置の効果検証実験の試験装置を示す側面図であり、（ｂ）は、実験に使用した板ばねの概要を示す一覧表である。（ａ）（ｂ）は、本発明の効果検証実験で使用した従来例の取付け構造を示す側面図であり、（ｃ）（ｄ）は、それらの問題点を示す模式図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の効果検証実験結果を示す鉛直変位特性図である。本発明の第３の実施の形態に係る振動抑制装置の下側板ばねの取付け構造を示す側面図である。

（第１の実施の形態）
図１の側面図に示すように、第１の実施の形態に係る振動抑制装置１０は、アクティブ除振台５０の架台１６に設けられている。振動抑制装置１０は、架台１６上部の載置台１２を支持し、載置台１２に載せられた精密機器類（図示せず）の移動等に伴い繰り返し発生する載置台１２の振動を抑制する。

先ず、アクティブ除振台５０の基本構成について、図１を用いて説明する。
架台１６は平面視が矩形状に鋼材で形成され、四隅には４本の脚部４４が設けられている。脚部４４の上部側壁には、脚部４４同士を連結する横部材４６が連結されている。脚部４４の上端部には上部フランジ４４Ｕが、下端部には下部フランジ４４Ｄが取り付けられ、下部フランジ４４Ｄは、ボルト４８で床面３４に固定されている。脚部４４は上面で載置台１２を支持している。

脚部４４の上部フランジ４４Ｕと載置台１２との間には、ばね機能を有する空気ばね３２が取り付けられている。空気ばね３２には空気が充填され、４本の脚部４４の上部にそれぞれ設けられ、載置台１２を柔らかく支持する。これにより、床面３４からの振動が空気ばね３２で吸収され、載置台１２への振動の伝播が抑制される。なお、空気ばね３２を囲む４箇所には、鋼材製の補助変位調整板４２が設けられ、アクティブ除振台５０が稼働していないときには、載置台１２を脚部４４に固く固定する。

振動抑制装置１０は、横部材４６の上面に配置され、空気ばね３２と並列に載置台１２を支持している。振動抑制装置１０は、各横部材４６の上面に２個ずつ（合計８個）設けられ、それぞれが独立して制御される構成である。横部材４６の中央部であり振動抑制装置１０と振動抑制装置１０の間には、鋼材製の中央変位調整板４０が設けられ、アクティブ除振台５０が稼働していないときに、載置台１２を横部材４６に固定する。なお、振動抑制装置１０の数量は、アクティブ除振台５０の仕様により決定されるものであり、本実施の形態の数量に限定されるものではない。

横部材４６はＨ形鋼で形成され、横方向に配置された上下のフランジ４６Ｆの間の空間には、空気ばね３２や振動抑制装置１０を制御するコントローラ３６、及びそれらの電流を制御するレギュレータ３８が設けられている。なお、配線類の記載は省略している。

この構成とすることで、後述する振動抑制装置１０をコントローラ３６で制御することにより、空気バネ３２で柔らかく支持され、載置された機器類の移動等に伴い繰り返し発生する載置台１２の振動を抑制することができる。

次に、振動抑制装置１０の構成について図２〜図４を用いて説明する。
図２は、振動抑制装置１０の全体構成を示す側面図であり、図３は、振動抑制装置１０を構成する上側板ばね２０及び下側板ばね２２の外観構成図であり、図４は、上側板ばね２０及び下側板ばね２２の取付け構成を示す側面図である。

振動抑制装置１０は、載置台１２に取り付けられ、載置台１２と一体となって振動する固定板１４を挟んで設けられている。固定板１４は鋼板製とされ、側面視がカタカナのコ字状に形成されている。固定板１４は、コ字状とされた中央部１４Ｃを水平に配置し、両端部１４Ｅを鉛直に向けて配置され、両端部１４Ｅの端部に形成されたベース部８０を載置台１２の下面に当接させて、載置台１２の下面にボルト８１で固定されている。

固定板１４の中央部１４Ｃの上方には上側板ばね２０が、下方には下側板ばね２２が配置されている。上側板ばね２０と下側板ばね２２は、いずれも同じ形状で同じ構造とされ、板ばねの側面視がアーチ状に形成されている。

上側板ばね２０は、アーチ部を下に向け、両端部が上側板ばね取付台１８の下面に取り付けられている。上側板ばね取付台１８は、鋼板製の平板で形成され、固定板１４と載置台１２の下部で囲まれた矩形状の空間に、固定板１４の中央部１４Ｃと平行な方向に挿入されている。

上側板ばね取付台１８の端部（四隅）は、取付台１７の上面に固定された４本の支柱１９でそれぞれ支持されている。ここに、取付台１７は振動抑制装置１０の基礎部であり、鋼板で平板状に形成され、横部材４６の上面に固定されて上側板ばね２０と下側板ばね２２を、それぞれ支持している。

上側板ばね取付台１８、両端部の支柱１９及び取付台１７で囲まれた空間が、側面視において矩形状に区画されている。この矩形状に区画された空間内の取付台１７の上には、下側板ばね２２を支持するロック台５８が固定されている。ロック台５８は鋼板で平板状に形成され、ロック台５８の上には、ロック台５８に固定され下側板ばね２２を支持する固定保持部８６と、ロック台５８にスライド可能に取り付けられたスライド部８８が設けられている。
固定保持部８６とスライド部８８の上に、下側板ばね２２の両端部がアーチ部を上に向けて配置されている。

即ち、上側板ばね２０はアーチ部を下に向け、両端部が、上側板ばね取付台１８の下面に設けられた軸受８２Ａ、８２Ｂに取り付けられ、下側板ばね２２はアーチ部を上に向け、両端部が、ロック台の上面に設けられた軸受８４Ａ、８４Ｂに取り付けられている。
また、上側板ばね２０と下側板ばね２２のアーチ部で、固定板１４の中央部１４Ｃが挟持される構成とされている。

次に、上側板ばね２０と下側板ばね２２の、両端部の構造について説明する。
図３に示すように、上側板ばね２０及び下側板ばね２２の両端部には、一対のシャフト２８、２９が設けられている。シャフト２８、２９は、所定の距離を置いて平行に配置され、いずれも同じ径で、上側板ばね２０及び下側板ばね２２の幅より片側が長さＬ、両側で長さ２Ｌだけ長く形成されている。

図４に示すように、下側板ばね２２のシャフト２８の両端部２８Ｅは、２つの軸受８４Ａ、８４Ａ（奥側は図示せず）に挿入され、軸受８４Ａ、８４Ａで支持されている。また、シャフト２９の両端部２９Ｅは、２つの軸受８４Ｂ、８４Ｂ（奥側は図示せず）に挿入され、軸受８４Ｂ、８４Ｂで支持されている。

ここに、軸受８４Ａ、８４Ａは固定保持部８６に取り付けられ、軸受８４Ｂ、８４Ｂは、スライド部８８に取り付けられている（図２参照）。これにより、下側板ばね２２のシャフト２８、２９が軸回りに、回転自在な状態で支持される。
なお、軸受８４Ａ、８４Ｂは、広く市場で流通しているボールベアリング等の転がり軸受や、油軸受等の滑り軸受等であればよい。

また、図２に示すように、上側板ばね２０のシャフト２８の両端部２８Ｅは、２つの軸受８２Ｂ、８２Ｂ（奥側は図示せず）に挿入され、シャフト２９の両端部２９Ｅは、２つの軸受８２Ａ、８２Ａ（奥側は図示せず）に挿入されている。

ここに、４つの軸受８２Ａ、８２Ａ、８４Ｂ、８４Ｂは、上述した下側板ばね２２と同じものであり、広く市場で流通しているボールベアリング等の転がり軸受や、油軸受等の滑り軸受等であればよい。４つの軸受８２Ａ、８２Ａ、８４Ｂ、８４Ｂは、いずれも上側板ばね取付台１８の下面に取付けられている。
これにより、上側板ばね２０のシャフト２８、２９が軸回りに、回転自在な状態で支持され、シャフトの回転が軸受８２Ａ、８２Ａ、８４Ｂ、８４Ｂで許容される。

また、図４に示すように、シャフト２８の両端部の外周面と軸受８４の内周面との間には、Ｏリング９０が挿入されている。
Ｏリング９０は例えばゴム材等の弾性部材で形成され、上側板ばね２０及び下側板ばね２２に作用する軸力により弾性変形される。Ｏリング９０が弾性変形されることにより、上側板ばね２０及び下側板ばね２２端部の鉛直方向及び水平方向の変位が許容される。

このとき、Ｏリング９０の硬度が大きいほど、上側板ばね２０及び下側板ばね２２の鉛直剛性は大きくなる。一方、Ｏリング９０の硬度が小さいほど、後述するアクチュエータによる曲げ板の鉛直変形性能は大きくなる。上側板ばね２０及び下側板ばね２２で発揮させたい鉛直剛性、及び鉛直変形性能を設定した後、Ｏリング９０の硬度を適切に選定すればよい。
これにより、上側板ばね２０と下側板ばね２２の変形後の残留変形が抑制される。

また、図３、４に示すように、上側板ばね２０と下側板ばね２２のアーチ部の頂部には、アーチ部の全幅に渡り直状の受け材６４が、外へ向けて突出して設けられている。受け材６４は、鋼材製とされ、上側板ばね２０と下側板ばね２２の全幅に渡る長さで設けられている。
受け材６４の先端部は、所定の隙間（数十μｍ程度）を開けて固定板１４と対向し、アーチ部の変形により、受け材６４の側壁と固定板１４の側壁が当接する。

受け材６４は、アーチ部の頂部を覆う位置に架け渡されており、受け材６４の下面とアーチ部の頂部は接していない。これにより、上側板ばね２０と下側板ばね２２が固定板１４側に伸張しても、受け材６４が固定板１４と直接当接するため、アーチ部の頂部の損傷を防止することができる。

次に、図３を用いて、上側板ばね２０及び下側板ばね２２を変形させるアクチュエータ２４について説明する。
上側板ばね２０と下側板ばね２２のアーチ部には、表面にアクチュエータ（膜型圧電素子）２４が貼り付けられている。膜型圧電素子２４には、電力を供給し作動（変形）を制御するコントローラ３０が接続されている。膜型圧電素子２４は、コントローラ３０からの制御信号に従い、上側板ばね２０と下側板ばね２２を変形させる。

即ち、膜型圧電素子２４を制御して、膜型圧電素子２４で上側板ばね２０及び下側板ばね２２のアーチ部の曲率を変化させ、固定板１４への上側板ばね２０及び下側板ばね２２の当接を繰り返させて、固定板１４の振動を抑制させる。

膜型圧電素子２４の詳細な図示は省略するが、膜状とされた繊維状の圧電セラミックの両側面に、電極が印刷されたポリイミドフィルムをエポキシ樹脂で接合した構成である。膜型圧電素子は、圧電セラミックの両側面にリード線２６を介してコントローラ３０から電圧を印加すれば、印加された電圧値に従った歪が圧電セラミックに生じ、膜型圧電素子が矢印Ｑ１の方向に変形する（図３参照）特性を備えている。更に、膜型圧電素子は、圧電セラミックが折り曲げられ歪が生じると、歪量に比例した電圧を発生する特性も有している。

また、膜型圧電素子２４が上側板ばね２０及び下側板ばね２２を変形させる力は、膜型圧電素子２４の数を増やせば増大する。例えば、上側板ばね２０及び下側板ばね２２の表面のみでなく、裏面にも膜型圧電素子２４を貼り付け、表面側の膜型圧電素子２４を矢印Ｑ１の方向に伸張させ、裏面側の膜型圧電素子２４を矢印Ｑ１と反対側の方向に収縮させれば、上側板ばね２０及び下側板ばね２２を変形させる力を大きくすることができる。

次に、振動抑制装置１０のロック機能について説明する。
図２に示すように、下側板ばね２２の一方の端部は軸受８４Ａに支持され、他方の端部は下側軸受８４Ｂに支持されている。
ここに、軸受８４Ａは固定保持部８６の上部に取り付けられ、下側軸受８４Ｂは、スライド部８８の上部に設置されている。そして、固定保持部８６の下部とスライド部８８の下部は、いずれもロック台５８の上面に配置されている。ロック台５８は、横部材４６の上面に設けられた取付台１７に固定されている。

固定保持部８６はロック台５８の一端に固定され、下側板ばね２２の一方の下側軸受８４を固定する。スライド部８８は、ロック台５８の他端に配置され、ロック台５８に設けられたスライド溝（図示せず）に、下端部がスライド可能に挿入されている。即ち、スライド部８８は、アーチ支持板２３が折り曲げられる方向と平行（矢印Ａで示す方向）にスライド可能とされている。これにより、膜型圧電素子２４で、下側板ばね２２のアーチ支持板２３の曲率を小さくしたとき、スムーズにアーチ支持板２３のアーチ部を上方に伸張させることができる。

ロック台５８の中央部であり、固定部４８とスライド部４９の間には、マグネット部５２が取り付けられ、電磁マグネットの吸着部５３をスライド部８８に向けている。このとき、スライド部８８が最も固定保持部８６側にスライドした位置（アーチ部を上方に最も伸張させた位置）が、マグネット部５２とスライド部８８が最も近くなる状態とされている。

この最も近い位置でマグネット部５２に通電することで、スライド部８８をマグネット部５２に吸着させることができる。これにより、吸着状態は通電状態を維持することで継続され、アーチ支持板２３が、アーチ部を上方に伸張させた状態で維持される。

この結果、アクチュエータ２４の変形による拘束力を上回る衝撃力が、載置台１２から伝播されても、アーチ支持板２３の形状を維持することができる。マグネット部５２への通電を停止すると、マグネット部５２との吸着状態は解除され、スライド部８８はスライド可能となる。

本構成とすることにより、上側板ばね２０及び下側板ばね２２の端部に軸力が作用してもＯリング９０が弾性変形されることにより、上側板ばね２０及び下側板ばね２２端部の鉛直方向及び水平方向の変位が許容される。また、シャフト２８の回転が軸受８４で許容される。
この結果、上側板ばね２０及び下側板ばね２２に残留変形が生じるのが抑制される。

上述したように、本実施形態とすることにより、振動抑制装置１０の上側板ばね２０及び下側板ばね２２が、固定板１４を上下方向から挟持して、繰り返し発生する固定板１４の振動を抑制する。この結果、載置台１２の振動を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図５、６を用いて、第２の実施形態に係る振動抑制装置６０を説明する。
振動抑制装置６０は、下側板ばね２２の一方の端部が、傾斜したスライド受台６２にスライド可能に取り付けられている点で、第１の実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。

下側板ばね２２の一方の端部のシャフト２８は、両端部が軸受８４Ａ、８４Ａ（奥側は図示せず）で支持されている。また、他方の端部のシャフト２９は、両端部が軸受８４Ｂ、８４Ｂ（奥側は図示せず）で支持されている。
軸受８４Ａ、８４Ａは固定保持部８６に取り付けられ、固定保持部８６はロック台５８に固定されている。軸受８４Ｂ、８４Ｂは、スライド受台６２に取り付けられている。

スライド受台６２は、ロック台５８に角度αで傾斜して固定されたレール７０と、レール７０を跨ぎ、レール７０の上を滑動する滑り台６６を有している（図６参照）。滑り台６６の上面に軸受８４Ｂが取り付けられ、滑り台６６と軸受８４Ｂが一体としてスライド可能とされている。
なお、本実施形態では、シャフト２８、２９の両端部の外周面と、軸受８４Ｂの内周面との間には、Ｏリングは挿入されていない。

本構成とすることにより、下側板ばね２２の端部に作用する軸力により、スライド受台６２の軸受８４Ｂが基礎部に対して斜め方向（矢印Ｒの方向）にスライド可能とされる。即ち、下側板ばね２２の端部がレール７０とレール上をスライドする滑り台６６により、スムーズに滑動するので、下側板ばね２２のアーチ部に、振動抑制に必要な変形を加えることができる。

これにより、下側板ばね２２の端部の鉛直方向及び水平方向の変位が、スライド受台６２で許容され、シャフト２８、２９の回転が軸受８４で許容される。この結果、下側板ばね２２の残留変形が抑制される。

このとき、レール７０の傾斜角度αは、約４０度〜約６０度の範囲が望ましい。これは、下側板ばね２２の鉛直剛性は、傾斜角度αの増大により増加し、下側板ばね２２の端部とレール７０を直交させたとき（傾斜角度αが約９０度）が最大となり、膜型圧電素子２４による下側板ばね２２の鉛直変形性能は、角度αが小さいほど（傾斜角度αが約０度）大きくなる。下側板ばね２２に発揮させたい鉛直剛性と鉛直変形性能から、最適な角度αを決定すればよい。

これにより、繰り返し発生する固定板１４の振動を、上側板ばね２０と下側板ばね２２で挟持して、載置台１２の振動を抑制することができる。
他の構成は、第１の実施形態と同じであり説明は省略する。

次に、図７〜図９を用いて、第１の実施形態及び第２の実施形態における残留変形確認実験について説明する。
確認実験は、図７（ａ）に示す実験装置を用いて行った。即ち、下側板ばね９２の両端部を３種類の異なる方法で支持した。それらは、第１の実施形態及び第２の実施形態で説明した方法、及び、後述するゴムシートで挟む方法である。なお、図７（ａ）では、取付け部の詳細構造の図示は省略している。

板ばね９２はアーチ部を上方へ向けて取付けられ、膜型圧電素子２４で下側板ばね９２を所定の周期で変形させた。下側板ばね９２のアーチ部に取り付けた受け材６４の頂部を上方からレーザ変位計９４で測定し、下側板ばね９２の変形量とした。
実験結果の一例を図９に示す。図９の実験条件は、周波数が１Ｈｚ、電圧が０〜１２００Ｖの矩形波を膜型圧電素子２４に印加させたときの結果である。

実験に使用した下側板ばね９２の取付け部は、図７（ｂ）表のＡ、Ｂ及びＣ欄に示す３種類とした。ここに、構成Ａは従来の取付け構造であり、構成Ｂは第１の実施形態の取付け構造であり、構成Ｃは第３の実施形態の取り付け構造である。
ここに、構成Ａは、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、下側板ばね９２の両端部のシャフト２８、２９を、移動可能に固定部９６で支持するために、シャフト２８、２９の外周部と固定部９６の切欠き部との間に、ギャップを埋める弾性を有するゴムシート６８を挟み込む構成である。簡便であり、従来製品で採用されている構成である。

しかし、この構成Ａでは、膜型圧電素子２４を用いて下側板ばね９２を変形させた際に、シャフト２８がギャップ内を移動し、ゴムシート６８とギャップとの相対位置が変化する。この結果、下側板ばね９２の変形を元に戻した際に、シャフト２８とゴムシート６８との摩擦によってシャフト２８、２９が初期の位置に復元せず（図８（ｃ）参照）、下側板ばね９２の鉛直方向の残留変形となってしまう。

更に、下側板ばね９２の鉛直方向に残留変形が生じることにより、繰り返し変形時に下側板ばね９２と固定板１４の中央部１４Ｃが常時接触状態となる（図８（ｄ）参照）、下側板ばね９２が許容限度以上に変形する等の問題も生じる。

また、これらの問題の他に、ゴムシート６８の挟み込み位置が作業者の目視により管理されていたため、作業の度、あるいは作業者が異なる度に、ゴムシート６８の挟み込み位置に変化が生じ、下側板ばね９２の変形時にゴムシートが脱落したり、膜型圧電素子２４による下側板ばね９２の変形性能が、互いに異なる現象が発生するという問題も生じていた。

図９に残留変形確認実験の結果を示す。
図９（ａ）は従来の構成Ａで支持した場合、図９（ｂ）は第１の実施形態で支持した場合であり、図９（ｃ）は、第２の実施形態で支持した場合の結果をそれぞれ示している。いずれの図も、横軸は繰り返し回数（サイクル数）の積算値（回）を示し、縦軸は鉛直変位（ｍｍ）を示している。

図９（ａ）に示すように、変位特性Ｐａは、基準位置（鉛直変位が０の位置）からの鉛直変位を示す残留変形Ｗ１と、鉛直変位の振幅で示される変形性能Ｈ１で示される。
残留変形Ｗ１は小さい方が望ましく、変形性能Ｈ１は大きい方が望ましい。

図９（ａ）に示すように、従来方法（構成Ａ）の変位特性Ｐａは、残留変形Ｗ１が１サイクル目から一気に０．１５ｍｍまで上昇し、残留変形Ｗ１の値は０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍへと徐々に上昇している。また、変形性能Ｈ１は約０．０４ｍｍの幅で、ほぼ一定幅で安定して変形している。

これに対し、図９（ｂ）に示すように、第１の実施形態（構成Ｂ）の変位特性Ｐｂは、残留変形Ｗ２がほとんど上昇することはなく、残留変形Ｗ２の値は０．０１〜０．０ｍｍの低い値で安定している。また、変形性能Ｈ２は約０．０５ｍｍの幅で、ほぼ一定幅で安定して変形している。

また、図９（ｃ）に示すように、第２の実施形態（構成Ｃ）の変位特性Ｐｃは、残留変形Ｗ３がほとんど上昇することはなく、残留変形Ｗ２の値は０．０２〜０．０１ｍｍの低い値で安定している。また、変形性能Ｈ３は約０．０８ｍｍの幅で、ほぼ一定幅で安定して変形している。

残留変形確認実験の結果から、従来方法（構成Ａ）の残留変形Ｗ１に比べ、第１の実施形態（構成Ｂ）と第２の実施形態（構成Ｃ）は、いずれも残留変形Ｗ２、Ｗ３が低減され、残留変形７０が少ない望ましい特性を示した。
また、従来方法（構成Ａ）の変形性能Ｈ１に比べ、第１の実施形態（構成Ｂ）と第２の実施形態（構成Ｃ）は、いずれも変形性能Ｈ２、Ｈ３が増大され、変形性能が大きい望ましい特性を示した。

（第３の実施形態）
図１０を用いて第３の実施形態に係る振動抑制装置１００を説明する。
振動抑制装置１００は、下側板ばね９８の一方の端部に変位調整板１０４が回転自在に設けられている点において、第１の実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。

振動抑制装置１００の下側板ばね９８は、両端部に、所定の距離を置いて平行に配置された一対のシャフト２８、２９が設けられている。下側板ばね９８は、両端部にシャフト２８、２９が固定された状態でアーチ状となり、一方の側面に貼り付けられた膜型圧電素子２４で曲率を変えることで、図示しない固定板１４Ｃに当接する。

一方のシャフト２８の両端部には、シャフト２８を軸回りに回転自在に支持する軸受８４Ａ、８４Ａ（奥側は図示せず）がそれぞれ設けられ、他方のシャフト２９の両端部には、シャフト２９を軸回りに回転自在に支持する軸受８４Ｂ、８４Ｂ（奥側は図示せず）がそれぞれ設けられている。

また、軸受８４Ａ、８４Ａは、ベース部１０２に固定された固定保持部８６の上部に固定された台座１０８に取り付けられている。一方、軸受８４Ｂ、軸受８４Ｂは、変位調整板１０４の一方の端部に取り付けられている。

変位調整板１０４は、鋼材で下側板ばね９８の幅とほぼ等しい幅で平板状に形成され、他方の端部には軸受８４Ｃ、８４Ｃ（奥側は図示せず）が取り付けられている。軸受８４Ｃ、８４Ｃは、ベース部１０２に設けられたシャフト１０６に、矢印Ｋの方向へ回転自在に支持されている。

これにより、例えば、下側板ばね９８の端部の接線Ｓ１と、変位調整板１０４の軸線Ｊ１をシャフト２９の中心で一致させたとき、シャフト２９の鉛直方向及び水平方向への変位が、下側板ばね９８で制限される（図１０の実線参照）。
一方、下側板ばね９８の端部の接線Ｓ２と変位調整板１０４の軸線Ｊ２に角度を持たせたとき、シャフト２９の鉛直方向及び水平方向への変位が許容される（図１０の一点鎖線参照）。

この構成とすることにより、下側板ばね９８に貼着した膜型圧電素子２４が、アーチ状とされた下側板ばね９８に引張力又は圧縮力を掛け、下側板ばね９８の曲率を変化させる。下側板ばね９８の曲率が大きくなると図示しない固定板に当接し、曲率が小さくなると固定板から離れる。
これにより、下側板ばね９８の曲率を固定板１４の振動に対応させて変化させ、振動している固定板に下側板ばね９８を当接させることで、固定板の振動を抑制することができる。

この結果、振動抑制装置１００により、繰り返し発生する固定板の振動を、固定板を挟持して抑制し、載置台１２の振動を抑制することができる。
他の構成は、第１の実施形態と同じであり説明は省略する。

１０振動抑制装置
１４固定版（振動抑制対象物）
２０上側板ばね（板ばね）
２２下側板ばね（板ばね）
２４膜型圧電素子（アクチュエータ）
２８シャフト（軸部材）
２９シャフト（軸部材）
５８ロック台（基礎部）
６２スライド受台（変位許容手段）
６６滑り台（スライド受台、変位許容手段）
７０レール（スライド受台、変位許容手段）
８２上側軸受（軸受）
８４下側軸受（軸受）
８６固定保持部（固定手段）
９０Ｏリング（弾性部材、変位許容手段）
１０４変位調整板
Ｓ１板ばね端部の接線
Ｓ２板ばね端部の接線
Ｊ１変位調整板の軸線
Ｊ２変位調整板の軸線

Claims

所定の距離を置いて平行に配置された一対の軸部材と、
基礎部に設けられ、前記軸部材を軸回りに回転自在に支持する軸受と、
端部が前記軸部材に固定された状態でアーチ状となり、曲率を変えることで振動抑制対象物に当接する板ばねと、
前記板ばねに貼着され、前記板ばねに引張力又は圧縮力を掛けるアクチュエータと、
前記軸部材の鉛直方向及び水平方向への変位を許容する変位許容手段と、
を有する振動抑制装置。
前記変位許容手段が、前記軸受の取付面を前記基礎部に対して傾斜させスライド可能に保持し、前記軸受を鉛直方向及び水平方向に変位可能とするスライド受台である請求項１に記載の振動抑制装置。
前記変位許容手段が、前記軸受の回転部と前記軸部材の外周面との間に配置された弾性部材である請求項１に記載の振動抑制装置。
所定の距離を置いて平行に配置された一対の軸部材と、
端部が前記軸部材に固定された状態でアーチ状となり、曲率を変えることで振動抑制対象物に当接する板ばねと、
一対の軸部材にそれぞれ設けられ、前記軸部材を軸回りに回転自在に支持する軸受と、
一方の前記軸受を基礎部に固定する固定手段と、
前記板ばねと前記基礎部の間に設けられ、一端が他方の前記軸受に連結され、他端が前記基礎部に回転自在に支持され、前記板ばね端部の接線と軸線を一致させたとき前記軸部材の鉛直方向及び水平方向への変位を制限し、前記板ばね端部の接線と軸線に角度を持たせたとき前記軸部材の鉛直方向及び水平方向への変位を許容する変位調整板と、
前記板ばねに貼着され、前記板ばねに引張力又は圧縮力を掛け、前記曲率を変化させたとき前記板ばね端部の接線と前記変位調整板の軸線を一致させ、前記板ばねに掛けた引張力又は圧縮力を終了させ、前記曲率を元に戻し前記板ばね端部の接線と前記変位調整板の軸線に角度を持たせるアクチュエータと、
を有する振動抑制装置。